平面的基本性质
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平面、平面的基本性质及应用一、平面的基本性质回顾:包括三个公理、三个推论、其中公理3,推论1,推论2,推论3分别提供了构造平面的四种:(1)选不共线的三点(2)选一条直线与直线外一点(3)选两条相交直线(4)选两条平行直线二、证明共面的两种方法:1、构造一个平面,证相关元素在这个平面内;2、构造两个平面,证能确定平面的元素同在这两个平面内(同一法)。
例1.已知a//b, A∈a, B∈b, C∈b.求证:a,b及直线AB,AC共面。
思路(1):由a//b可确定平面α,再证ABα,ACα;思路(2):由a//b可确定平面α,由直线AB,AC可确定平面β。
因为α,β都经过不共线的三点A、B、C,所以α,β重合。
思路(3):在思路(2)中的平面β,还可以由不共线的A,B,C三点来构造,或者由点A与直线b来构造。
另外,同学们在书写证明过程的时候,一定要把公理及推论的题设交待清楚,建议同学们书写时注明理由,如下所示:写法(一):证明:∵a//b(已知)∴a,b确定一个平面α(推论3)∵A∈a, b∈b, c∈b(已知)∴A∈α,B∈α,C∈α∴直线ABα,直线ACα(公理1)∴a,b,AB,AC共面。
写法(二):证明:∵a//b(知)∵a,b确定一个平面α(推3)∴A∈α,B∈b, C∈b(已知)∴a经过A,B,C三点,∵AB∩AC=A ∴直线AB,AC确定一个平面β(推论2)∴β经过A,B,C三点,∵A∈a,B∈b, C∈b, a//b(已知)∴A,B,C不共线∴α与β重合(公理3)∴a, b,AB,AC共面。
关于同一法证题的思路,请同学们再看一道例题。
例2.如果三条互相平行的直线和同一条直线相交,求证:这四条直线共面。
分析:这是一个文字命题,要求画图,写出已知,求证,然后进行证明。
另外,在写已知,求证时,要尽量忠实原文的意思。
已知:a//b//c,a∩d=A,b∩d=B,c∩d=C求证:a,b,c,d共面。
§5.1 平面基本性质与推论NO.26 【基础知识梳理】1. 平面的性质及推论⑴判断直线在平面的依据公理1:如果一条直线上的_____点在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内.这时我们说,直线在平面内或平面经过直线.用符号表示为:________________________.⑵确定平面的条件公理2:经过______________________的三点,有且只有一个平面.也可以简单地说成,_____的三点确定一个平面. 用符号表示为:________________________.推论1:经过一条直线和直线____一点,有且只有一个平面. 用符号表示为:___________.推论2:经过两条_______直线,有且只有一个平面. 用符号表示为:___________.推论3:经过两条_______直线,有且只有一个平面. 用符号表示为:___________.⑶判断两个平面有交线及交线位置的依据公理 3. 如果不重合的两个平面有一个公共点,那么它们_____________________过这个点的公共直线. 用符号表示为:______________________________.2. 点、线、面之间关系的符号表示:点A在直线a上,记作________________,点A不在直线a上,记作:______________;点A在平面α内,记作________________, 点A不在α内,记作________________;直线l在平面α内,记作________________, 直线l不在α内,记作________________.【基础知识检测】1. 若点M在直线b上,b在平面β内,则M、b、β之间的关系可表示为()A. M∈b∈βB. M∈b⊆βC. M⊆b⊆βD. M⊆b∈β2. 下列命题:⑴空间不同的三点确定一个平面;⑵有三个公共点的两个平面必重合;⑶空间两两相交的三条直线确定一个平面;⑷三角形是平面图形;⑸平行四边形、梯形都是平面图形;⑹垂直于同一直线的两直线平行;⑺一条直线和两条平行线中的一条相交,也必和另一条相交;⑻两组对边相等的四边形是平行四边形.其中正确的命题是_______.3. 直线AB,AD⊆α,直线CB,CD⊆β,E∈BC,F∈AB,G∈CD,H∈DA,若直线EG⋂直线FH=M,则点M必在直线__________上.【典型例题探究】题型1. (点线共面问题)两两相交且不共点的三条直线必共面.变式训练:空间不共点且两两相交的四条直线在同一平面内.题型2. (三点共线、三线共点问题)已知△ABC 在平面α外,它的三边所在直线分别交α于P 、Q 、R ,求证:P 、Q 、R 三点共线.变式训练:已知在空间四边形ABCD 中,E 、H 分别是边AB 、AD 的中点,F 、G 分别是BC 、CD 上的点,且32GD CG CB CF ==,求证:三条直线EF 、GH 、AC 交于一点.题型3 (平面基本性质的应用)如图正方体的棱长为4,M 、N 分别是A 1B 1和CC 1的中点. 画出过点D 、M 、N 的平面与平面BB 1C 1C 及平面AA 1B 1B 的两条交线.变式训练:正方体ABCD —A 1 B 1 C 1 D 1中,P 、Q 、R 、分别是AB 、AD 、B 1 C 1的中点。
平面的基本性质一、知识梳理 一)平面1.特征:①无限延展 ②平的(没有厚度) ,平面是抽象出来的,只能描述,如平静的湖面,不能定义.一个平面把空间分成两部分,一条直线把平面分成两部分.2.表示:一般用一个希腊字母α、β、γ……来表示,还可用平行四边形的对角顶点的字母来表示如:平面α,平面AC 等.3.画法:通常画平行四边形来表示平面(1)一个平面: 当平面是水平放置的时候,通常把平行四边形的锐角画成45 ,横边画成邻边的2倍长,如图1(1).(2)直线与平面相交,如图1(2)、(3),:(3)两个相交平面:画两个相交平面时,先定位,后交线,邻边依次添,若一个平面的一部分被另 一个平面遮住,应把被遮住部分的线段画成虚线或不画(如图2).4.点、线、面的基本位置关系如下表所示:a βαB AβBAαβBAααβa图 2A(1)aαa α⊂直线a 在平面α内. aαa α=∅ 直线a 与平面α无公共点. aAαa A α=直线a 与平面α交于点A .l αβ=平面α、β相交于直线l .点可看成元素,直线和平面可看成集合,符号“∈”只能用于点与直线,点与平面的关系,“⊂”和“ ”的符号只能用于直线与直线、直线与平面、平面与平面的关系,虽然借用于集合符号,但在读法上仍用几何语言.例1、将下列符号语言转化为图形语言:(1)A α∈,B β∈,A l ∈,B l ∈; (2)a α⊂,b β⊂,//a c ,b c p =,c αβ=.说明:画图的顺序:先画大件(平面),再画小件(点、线). 例2、将下列文字语言转化为符号语言: (1)点A 在平面α内,但不在平面β内; (2)直线a 经过平面α外一点M ;(3)直线l 在平面α内,又在平面β内.(即平面α和β相交于直线l .)例3、在平面α内有,,A O B 三点,在平面β内有,,B O C 三点,试画出它们的图形.二)三条公理人们经过长期的观察和实践,把平面的三条基本性质归纳成三条公理.公理1如果一条直线的两点在一个平面内,那么这条直线上的所有点都在这个平面内.应用: ①判定直线在平面内;②判定点在平面内.模式:a A A aαα⊂⎧⇒∈⎨∈⎩.BA α公理2如果两个平面有一个公共点,那么它们还有其他公共点,且所有这些公共点的集合是一条过这个公共点的直线.应用:①确定两相交平面的交线位置;②判定点在直线上.指出:今后所说的两个平面(或两条直线),如无特殊说明,均指不同的平面(直线).公理3经过不在同一条直线上的三点,有且只有一个平面.应用:①确定平面;②证明两个平面重合.实例:(1)门:两个合页,一把锁;(2)摄像机的三角支架;(3)自行车的撑脚.例4、判断下列命题是否正确。
1.不共线的三点确定一个平面。
(√)2.有三个公共点的两个平面重合。
(√)3.三角形一定是平面图形。
(√)4.平行四边形一定是平面图形。
(√)5.四边形一定是平面图形。
(×)6.不共线的四点确定一个平面。
(×)例5、求证:三角形是平面图形.已知:三角形ABC求证:三角形ABC是平面图形例6、如图所示,四边形ABCD中,已知AB∥CD,AB,BC,DC,AD(或延长线)分别与平面α相交于E,F,G,H,求证:E,F,G,H必在同一直线上.CB A例7、点A ∉平面BCD ,,,,E F G H 分别是,,,AB BC CD DA 上的点,若EH 与FG 交于P .(这样的四边形ABC D 就叫做空间四边形)求证:P 在直线BD 上.三)公理2的三条推论推论1经过一条直线和直线外的一点有且只有一个平面.已知:直线l ,点A 是直线l 外一点. 求证:过点A 和直线l 有且只有一个平面.推论2经过两条相交直线有且只有一个平面. 已知:直线P b a = .求证:过直线a 和直线b 有且只有一个平面.推理模式:P b a = ⇒存在唯一的平面α,使得,a b α⊂. 推论3经过两条平行直线有且只有一个平面. 已知:直线//a b .求证:过直线a 和直线b 有且只有一个平面.例8、两两相交且不过同一个点的三条直线必在同一平面内.已知:直线,,AB BC CA 两两相交,交点分别为,,A B C . 求证:直线,,AB BC CA 共面.GH A BC D EPαC BA例9、在正方体1111ABCD A B C D -中,①1AA 与1CC 是否在同一平面内?②点1,,B C D 是否在同一平面内?③画出平面1AC 与平面1BC D 的交线,平面1ACD 与平面1BDC 的交线.二、例题分析1.判断下列命题的真假,真的打“√”,假的打“×” (1)可画一个平面,使它的长为4cm ,宽为2cm .( )(2)一条直线把它所在的平面分成两部分,一个平面把空间分成两部分.( ) (3)一个平面的面积为20cm 2.( )(4)经过面内任意两点的直线,若直线上各点都在这个面内,那么这个面是平面.( ) 2.请将以下四图中,看得见的部分用实线描出.(4)(3)(2)(1)3.如图所示,用符号表示以下各概念: ①点A 、B 在直线a 上 ;②直线a 在平面α内 ;点C 在平面α内 ; ③点O 不在平面α内 ;直线b 不在平面α内 .4.①几位同学的一次野炊活动,带去一张折叠方桌,不小心弄坏了桌脚,有一生提议可将几根一样长的木棍,在等高处用绳捆扎一下作桌脚(如图所示),问至少要几根木棍,才可能使桌面稳定? ②如图所示,两个平面α、β,若相交于一点,则会发生什么现象.5.下面是一些命题的叙述语(A 、B 表示点,a 表示直线,α、β表示平面) A .∵αα∈∈B A ,,∴α∈AB .B .∵βα∈∈a a ,,∴a =βα .C .∵α⊂∈a a A ,,∴A α∈.D .∵α⊂∉a a A ,,∴α∉A . 其中命题和叙述方法都正确的是( ) 6.下列推断中,错误的是( )1CA .ααα⊂⇒∈∈∈∈lB l B A l A ,,,. B .AB B B A A =⇒∈∈∈∈βαβαβα ,,,.C .αα∉⇒∈⊄A l A l ,.D .βα∈∈C B A C B A ,,,,,,且A 、B 、C 不共线βα,⇒重合. 7.一个平面把空间分成____部分,两个平面把空间最多分成____部分,三个平面把空间最多分成____部分.8.判断下列命题的真假,真的打“√”,假的打“×” (1)空间三点可以确定一个平面( ) (2)两条直线可以确定一个平面( ) (3)两条相交直线可以确定一个平面( ) (4)一条直线和一个点可以确定一个平面( ) (5)三条平行直线可以确定三个平面( ) (6)两两相交的三条直线确定一个平面( )(7)两个平面若有不同的三个公共点,则两个平面重合( ) (8)若四点不共面,那么每三个点一定不共线( )9.看图填空 (1)AC ∩BD =(2)平面AB 1∩平面A 1C 1= (3)平面A 1C 1CA ∩平面AC = (4)平面A 1C 1CA ∩平面D 1B 1BD =(5)平面A 1C 1∩平面AB 1∩平面B 1C = (6)A 1B 1∩B 1B ∩B 1C 1= 10.下列图形中不一定是平面图形的是( )(A )三角形 (B )菱形(C )梯形(D )四边相等的四边形11.空间四条直线,其中每两条都相交,最多可以确定平面的个数是( ) (A )一个(B )四个(C )六个(D )八个12.空间四点中,无三点共线是四点共面的( )(A )充分不必要条件 (B )必要不充分条件 (C )充分必要条件 (D )既不充分也不必要 13.若a ⊂α,b ⊂β,α∩β=c ,a ∩b =M ,则( )(A )M ∈c(B )M ∉c(C )M ∈α (D )M ∈β14.求证:一个平面和不在这个平面内的一条直线最多只有一个公共点.A 1三、随堂练习1、下列命题:①书桌面是平面;②8个平面重叠起来,要比6个平面重叠起来厚;③有一个平面的长是50 m,宽是20 m;④平面是绝对的平、无厚度,可以无限延展的抽象数学概念.其中正确命题的个数为________.2、若点M在直线b上,b在平面β内,则M、b、β之间的关系用符号可记作____________.3、已知平面α与平面β、γ都相交,则这三个平面可能的交线有________条.4、已知α、β为平面,A、B、M、N为点,a为直线,下列推理错误的是__________①A∈a,A∈β,B∈a,B∈β⇒a⊂β;②M∈α,M∈β,N∈α,N∈β⇒α∩β=MN;③A∈α,A∈β⇒α∩β=A;④A、B、M∈α,A、B、M∈β,且A、B、M不共线⇒α、β重合.5、空间中可以确定一个平面的条件是________.(填序号)①两条直线;②一点和一直线;③一个三角形;④三个点.6、空间有四个点,如果其中任意三个点不共线,则经过其中三个点的平面有______个.7、下列四个命题:①两个相交平面有不在同一直线上的三个公共点;②经过空间任意三点有且只有一个平面;③过两平行直线有且只有一个平面;④在空间两两相交的三条直线必共面.其中正确命题的序号是________.8、如图,直角梯形ABDC中,AB∥CD,AB>CD,S是直角梯形ABDC所在平面外一点,画出平面SBD和平面SAC的交线,并说明理由.9、空间中三个平面两两相交于三条直线,这三条直线两两不平行,证明三条直线必相交于一点.10、如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,对角线A1C与平面BDC1交于点O,AC、BD交于点M,E为AB的中点,F为AA1的中点.求证:(1)C1、O、M三点共线;(2)E、C、D1、F四点共面;(3)CE、D1F、DA三线共点.。